PROF. DR.-ING. BERND EPPLE IM INTERVIEW

Wird Abfall verbrannt, wird das darin gebundene CO2 freigesetzt und gelangt in die Atmosphäre. Dieses CO2 stattdessen zu nutzen, um die Energiewende im Stromsektor zu unterstützen, ist ein neuer Ansatz. Die TU Darmstadt hat innerhalb des Projekts MONIKA ein neues Verfahren getestet. Ausgangspunkt ist ein Problem, das sich Betreibern von Müllverbrennungsanlagen zunehmend stellt: die Vergütung. Sie werden ihren Strom nicht mehr zu jeder Zeit los, erklärt Projektkoordinator Professor Bernd Epple.

Professor Epple, wie stellt sich die Situation für die Müllverbrennungsanlagen aktuell dar?

Wir sehen jetzt schon, durch die volatile Stromeinspeisung aus erneuerbaren Energien gibt es Zeiten mit Stromüberangebot. Dann kostet es Geld, den Strom ins Netz einzuspeisen. Diese Situation wird sich mit einem höheren Anteil erneuerbarer Energien verschärfen. Müllverbrennungsanlagen können allerdings nicht einfach abgestellt werden, sie müssen ja den Müll verbrennen.

Wie lautet also Ihr Lösungsansatz?

Die Idee ist es, anstelle von Strom alternative Produkte zu produzieren, für die es immer einen Markt gibt. Das wäre in dem Fall Methanol, ein chemisches Produkt, ein Alkohol. Es kann sowohl in der Industrie als auch im Verkehrssektor eingesetzt werden. Man kann es dem Benzin zumischen oder als Dieselersatzstoff aufbereiten – das ergibt viel geringere Emissionen. Hiermit haben wir einen klassischen Fall von Sektorkopplung. Darüber hinaus kann man das Verfahren auch als Stromspeicher sehen. Wir speichern Strom in Form von Methanol und können sogar noch Überschussstrom aus dem Netz ziehen. Dieses Konzept haben wir mit maßgeblicher Unterstützung unseres Projektpartners, der Firma SUEZ im Rahmen des Projektes MONIKA untersucht.

Sie nutzen nun das CO2 aus den Abgasen der Anlage, um daraus unter Stromzufuhr Methanol herzustellen. Können Sie das Verfahren kurz erläutern?

Der Fokus besteht zunächst darin, CO2 aus dem Abgas zu entfernen. Da bietet es sich an, dass CO2 sehr gerne mit Calciumoxid reagiert, woraus Calciumcarbonat entsteht. Wir wandeln also diesen gasförmigen Stoff CO2 um in einen festen Stoff, der sich relativ einfach aus dem Abgasstrang separieren lässt. In einem zweiten Reaktor, dem Kalzinator, setzen wir das CO2 wieder frei, indem die Temperatur von 650 auf 900 Grad Celsius erhöht wird. Das Novum bei MONIKA ist, dass wir an Stelle von Kohle nun Abfälle nutzen. Im Wesentlichen nicht recyclebare Kunststoffabfälle, welche auch Holz mit einem biogenen Anteil enthalten. Das heißt, wir haben dadurch sogar eine CO2-Senke in der Gesamtbilanz, wir entziehen das im Holz gespeicherte CO2 dem Kreislauf.

Was passiert dann mit dem CO2?

Dafür haben wir den Überschussstrom, den wir nicht ins Netz speisen wollen. Damit betreiben wir die Elektrolyse von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Den Wasserstoff brauchen wir für die Synthese des Methanols. Den Sauerstoff nutzen wir, um das CO2 im Kalzinator freizusetzen. Sie haben das Verfahren in Ihrer Pilotanlage getestet, die Sie seit 2009 zum Thema CO2-Abscheidung mit Calciumoxid betreiben.

Was sind Ihre Ergebnisse?

Die Anlage läuft sehr stabil mit diversen Kohlen und nun auch exzellent mit dem getesteten Ersatzbrennstoff aus Abfall, den wir hier weltweit zum ersten Mal für dieses Verfahren eingesetzt haben. Wir können damit über 90 Prozent CO2-Abscheidung aus den getesteten Abgasen erreichen.

Am Ende ist ein Konzept für die mögliche Nachrüstung bestehender Müllverbrennungsanlagen entstanden. Für welche Anlagen kann dieses eingesetzt werden?

Letztendlich kann man das an allen Arten von Verbrennungsanlagen nachrüsten. Von der technischen Seite her besteht gar kein Problem. Auch wirtschaftlich ist die reine CO2-Abscheidung mit diesem Verfahren bereits jetzt schon hervorragend. Verglichen mit allen anderen CO2-Abscheideverfahren sind wir um mehr als 50 Prozent günstiger. Wenn wir jedoch Methanol produzieren möchten, ist die Elektrolyse ein Kostenträger, der noch günstiger werden muss. Das wird aktuell in Deutschland und weltweit weiterentwickelt.

Sie haben sich zum Ziel gesetzt, das neue Verfahren in einer Demonstrationsanlage zu testen. Wie ist hier der aktuelle Stand?

Wir sind gegenwärtig damit beschäftigt, eine Demonstrationsanlage mit 10 Megawatt thermischer Leistung zu planen. Damit erhöhen wir die Leistung gegenüber unserer bestehenden Pilotanlage um den Faktor 10. Als Brennstoffe werden Abfälle, insbesondere Kunststoffabfälle, eingesetzt. Wir planen, die Anlage im Rahmen eines Reallabors zu errichten. Das BMWi fördert „Reallabore der Energiewende“, bei denen Innovationen im industriellen Maßstab und in realer Umgebung untersucht werden können. Betreiber großer Müllverbrennungsanlagen interessieren sich neben technischen Aspekten insbesondere für die entstehenden Kosten, wenn die neue CO2 Abscheidetechnik nachgerüstet wird. Wir haben eine Kostenschätzung durchgeführt und möchten diese mit Hilfe der neuen Anlage belegen.

An welchen spannenden Projekten arbeiten Sie außerdem?

Aktuell arbeiten wir an weiteren innovativen Energiewandlungsprozessen. Beispielsweise erforschen wir das chemische Recycling verschiedener nicht-recyclebarer Kunststoffabfälle. Die Arbeiten basieren auf Erfahrungen, die wir innerhalb des BMWi-Projekts FABIENE sammeln konnten – nur dass wir keine Kohlen sondern Kunststoffabfälle als Brennstoff nutzen. Der Brennstoff, also der Kunststoff, wird nicht verbrannt sondern vergast. Aus den Synthesegasen lassen sich chemische Grundstoffe, beispielsweise Methanol herstellen. Aus Methanol können wiederum hochwertige neue Kunststoffe synthetisiert werden.

Wie sind Sie zur Kraftwerksforschung gelangt?

Während des Studiums der Energieverfahrenstechnik habe ich mich auf Verbrennungsprozesse fokussiert. Anschließend konnte ich bei meinem ersten Arbeitgeber ALSTOM, jetzt General Electric Deutschland wichtige Erfahrungen im Bereich der Kraftwerksplanung und dem Anlagenbau sammeln. Hier bot sich mir die Gelegenheit, den Aufbau zweier Kraftwerke in Shanghai als Projektmanager zu leiten. Diese spannende Aufgabe hat mich mehrere Jahre begleitet und nachhaltig geprägt.

Was fasziniert Sie persönlich an Ihre Arbeit?

Mit unseren Forschungsarbeiten an der TU Darmstadt kann ich dazu beitragen, technische Lösungen zu bieten, beispielsweise um klimaschädliches CO2 mit dem Carbonate-Looping-Verfahren aus Abgasen abzuscheiden und für weitere Prozesse aufzubereiten. Letztendlich synthetisieren wir aus dem abgeschiedenen CO2 chemische Grundstoffe, die weiterverarbeitet werden können. Zudem ist es faszinierend, junge, motivierte Mitarbeiter für solche Arbeiten zu begeistern. Ich kann meine Erfahrungen weitergeben und zusehen, wie Personen mit ihren Aufgaben wachsen.

Das Interview führten Meike Bierther, Wissenschaftsjournalistin beim Projektträger Jülich und Micaela Münter, Wissenschaftsjournalistin beim FIZ Karlsruhe.